Nowa rola gospodarki wodno-ściekowej w rozwoju miast i ograniczaniu zmian klimatycznych

Transkrypt

1 II Forum Ochrony Środowiska Ekologia stymulatorem rozwoju miast Nowa rola gospodarki wodno-ściekowej w rozwoju miast i ograniczaniu zmian klimatycznych Marek Gromiec Warszawa, 15 luty 2016

2 Paradygmat NEW i jego przesłanki Polityka wodna oparta jest obecnie na zlewniowym zarządzaniu wodą związanym z ochroną jakości wód, a winna koncentrować się na tym jak osiągnąć wymaganą jakości wód przy najmniejszym koszcie. Powyższe związane jest z nowym paradygmatem NEW (Nurienty-Energia- Woda) dla przedsiębiorstw wodociągowokanalizacyjnych, związanym z odzyskiem zasobów i energii. Przesłanki paradygmatu NEW to głównie: - zmiany demograficzne, - postępująca urbanizacja, - zmiany klimatyczne, - zrównoważony rozwój.

3 Nowa rola systemów wodno-ściekowych Oprócz tradycyjnej roli systemów wodno-ściekowych jaką jest oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów nowa rolą staje się produkcja zasobów oraz energii. W zakresie produkcji zasobów: - produkcja wody, - produkcja wodoru, - produkcja azotu, - produkcja fosforu, - produkcja plastyków, itp. W zakresie produkcji energii: - odzysk energii ze ścieków w systemach kanalizacyjnych - odzysk energii z osadów ściekowych

4 ścieki Oczyszczalnia ścieków ograniczająca zanieczyszczenia Ścieki oczyszczone Cele: zgodność z przepisami ścieki Zakład produkcji odzyskiwanych zasobów Produkty handlowe Cele: poprawa środowiska generowanie zysku korzyści społeczne

5 Zużycie energii w systemach wodno-ściekowych Współzależności między energią a wodą występują jako: - zależność woda- energia, wykorzystanie wody dla energii, - zależność energia- woda, wykorzystanie energii dla wody, występują w całej gospodarce: - komunalnej, - przemysłowej, - rolnej, Ale nie zawsze są przedmiotem całościowych analiz, lecz będą stawały się coraz ważniejsze, szczególnie w gospodarce wodno- ściekowej.

6 Zużycie energii w przedsiębiorstwach wod-kan Średnie wartości wskaźnika energochłonności procesu odbioru i oczyszczania ścieków wynoszą: - 0,84 kwh / m 3 dla przedsiębiorstw tys. mieszkańców, - 0,62 kwh / m 3 dla przedsiębiorstw pow.100 tys. mieszkańców. Wskaźnik energochłonności wyznacza ilość energii na jednostkę zafakturowanych ścieków. Koszty energii mogą stanowić nawet 30% kosztów eksploatacji i utrzymania w ruchu systemów oczyszczania ścieków. Zużycie energii dotyczy transportu ścieków do oczyszczalni, oczyszczania ścieków i przeróbki osadów, odprowadzania ścieków do odbiornika.

7 Oszczędności energii w systemach ściekowych Podstawową metodą analityczną oceny zapotrzebowania na energię są audyty energetyczne, które pozwalają na ocenę całkowitego zapotrzebowania na energię danego systemu, jak też ustalenie najistotniejszych procesów i operacji pod względem energetycznym. Istotne jest wykonanie tzw. analizy kosztowej cyklu życia, przydatnej przy ocenie składników oczyszczania ścieków. Ocena sprawności energetycznej do opracowania programu oszczędności energii oczyszczalni ścieków. Oszczędności energii w oczyszczalniach związane są z usprawnieniem lub wymianą urządzeń energochłonnych oraz z wprowadzeniem systemów sterowania/ automatyzacji monitoringu i kontroli.

8 Optymalizacja przeróbki osadów ściekowych Wskazane jest przeprowadzenie analiz optymalizowania ciągów technologicznych gospodarki osadowej, co pozwoli na wybór optymalnego rozwiązania dla danej oczyszczalni. Istotnym jest wybór rozwiązań posiadających sprawdzone w praktyce referencje i konieczne jest przeprowadzenie badań pilotowych, które pozwalają na wprowadzenie innowacyjnych i wysokosprawnych rozwiązań, przykładowo: - zagęszczania i odwadniania osadów ściekowych, - hydrolizy termicznej przed komorami fermentacyjnymi, - kofermentacja osadów ściekowych z odpadami, - oczyszczanie odcieków z odwadniania osadów ściekowych.

9 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

10 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

11 System Hydrolizy Termicznej Zwiększenie podatności osadów na fermentację poprzez destrukcję struktur komórkowych (dezintegracja) Wstępne przetworzenie osadów poprawiające późniejsze ich odwadnianie, oraz zapewniające higienizację Zwiększenie obciążenia komór fermentacji poprzez zwiększenie stopnia zagęszczenia osadu podawanego do komór z jednoczesną poprawą efektywność mieszania w komorach fermentacyjnych, Zwiększenie efektywności procesu fermentacji, wpływa na zwiększenie biogazu i stopień rozłożenia substancji stałych Zwiększenie stopnia rozkładu osadu = zmniejszenie jego ilości do przeróbki w dalszych etapach obróbki (odwadnianie i suszenie).

12 Komory fermentacyjne Komory fermentacji są urządzeniami do przeprowadzenia biochemicznego rozkładu substancji organicznych zawartych w osadach ściekowych. Wydzielone komory fermentacyjne (WKF) można podzielić na: zamknięte i otwarte. Wydzielone komory fermentacyjne zamknięte to komory przykryte zawsze ogrzewane z mieszaniem osadu, mogą być komorami fermentacji mezofilowej (o temp C) lub termofilowej (o temp C). Wydzielone komory fermentacyjne to otwarte komory nie mające przykrycia o fermentacji mezofilowej, ale nie ogrzewane (temp C),na ogół nie mieszane lub z mieszaniem mało intensywnym (przepompowywanie osadu). Otwarte komory fermentacyjne ze względu na niską temperaturę i brak mieszania są większe w przeliczeniu na jednostkę masy osadu. Należy wprowadzić zachętę finansową do ich zamianę komór otwartych na komory zamknięte.

13 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

14 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

15 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

16 MECHANICZNE ODWADNIANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Wirówka dekantacyjna Prasa komorowa

17 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

18

19 W reaktorze Pearl powstaje wysokiej jakości nawóz o powolnym działaniu Nawóz fosforowo-azotowo-magnezowy %Mg Powolnie uwalniający się nawóz o zwiększonej efektywności

20 OPTYMALNE ROZWIĄZANIE

21 SUSZENIE I SPALANIE OSADÓW Suszenie osadów Spalanie osadów ze skratkami Optymalizacja ciągu technologicznego gospodarki osadowej to proces złożony, który poprzedzony głęboką analizą poszczególnych elementów i poparty praktycznym doświadczeniem pozwoli wdrożyć najlepsze rozwiązanie dla każdej oczyszczalni indywidualnie.

22 Korzyści środowiskowe i ekonomiczne Wzrost sprawności energetycznej systemów wodno-ściekowych może spowodować spadek zanieczyszczenia powietrza poprzez zmniejszenie zużycia paliw konwencjonalnych, jak też redukcję gazów cieplarnianych. W kraju istnieją tysiące oczyszczalni ścieków, a na świecie istnieją ich setki tysięcy, a których większość zasilana jest energią z paliw kopalnych, w tym z węgla. Przykładowo, w USA zużycie energii elektryczne na komunalne oczyszczalnie stanowi 5,4% całkowitego krajowego zużycia energii i może wzrosnąć o 20% w ciągu następnych 20 lat. W Polsce, należy wykonać bilans energetyczny dla oczyszczalni ścieków i oszacować korzyści działań optymalizacyjnych i innowacyjnych, tym bardziej, że zużycie energii przez tą branżę będzie rosło. Dlatego istotna jest optymalizacja i integracja innowacyjnych technologii.

23 Komora fermentacyjna Usuwanie fosforu (do 85%) i azotu (do25%) Hydroliza termiczna Obniżenie kosztów eksploatacyjnych do 30%

24 Podsumowanie Systemy ściekowe zaczynają być spostrzegane nie tylko w tradycyjnej roli jaką jest oczyszczanie ścieków i przeróbka osadów ściekowych, ale również w nowej roli związaną z produkcją zasobów i energii. Systemy ściekowe mogą nie tylko być konsumentem dużych ilości, ale również produkować energię na potrzeby własne, a nawet do różnych celów dla użytkowników zewnętrznych. Oczyszczalnie ścieków mogą stać się producentem wielu cennych zasobów, z których najcenniejszym jest woda, a inne zasoby to między innymi wodór, związki biogenne, szczególnie fosfor. Należy dodać, że Amerykańska Federacja Środowiska Wodnego uznała ścieki i osady za nowe źródła energii odnawialnej, co stało się bodźcem do wielu rozwiązań innowacyjnych w tym zakresie. Zagospodarowanie osadów ściekowych jest konieczne ze względów sanitarnych i innych, ale winno być rozwiązywane z punktu widzenia pozyskiwania energii z osadów ściekowych uznanych za biomasę.

25 c.d. Podsumowanie Konieczne jest wsparcie innowacyjnych rozwiązań technologicznych dotyczących osadów ściekowych w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko przez możliwość uzyskiwania dodatkowych punktów. Należy wprowadzić zachęty ekonomiczne dla modernizacji istniejących otwartych wydzielonych komór fermentacyjnych. Rozwiązywanie problemu osadów ściekowych łączy się z możliwościami zwiększenia efektywności energetycznej systemów ściekowych. Powyższe działania przynoszą korzyści o charakterze środowiskowym i ekonomicznym, w tym spadek zanieczyszczenia powietrza związanego ze zmniejszeniem zużycia paliw konwencjonalnych oraz redukcja gazów cieplarnianych.

26